(57)【要約】【課題】広幅の画像形成装置において、像担持体の長手方向（幅方向）に対しても、きめ細かいトナー濃度制御ができ、長手方向（幅方向）の画像濃度むらの発生を防止して、安定した画像品質を得られるようにする。【解決手段】本発明の画像形成装置では、像担持体１上の記録材搬送方向と直交する方向の複数の位置の画像形成領域外に検出用トナー像（検知パターン）２１−１，２１−２を形成し、該検知パターンにおけるトナー付着量を、各検知パターンの位置に該当する位置に配置されたトナー付着量検出手段（反射型フォトセンサ）８−１，８−２により検出し、検出されたトナー付着量に基づいてトナー濃度制御手段により現像手段内のトナー濃度を制御することにより、現像手段内の長手方向のトナー濃度を安定させることができ、長手方向の画像濃度むらの発生を防止することができる。【選択図】図２
2007025222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像但持体を一様に帯電する帯電手段と、前記像但持体に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像但持体上の潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、該トナー像を記録材に転写する転写手段と、前記現像手段に供給するトナーを備蓄しておくトナー容器と、該トナー容器から前記現像手段内にトナーを供給するトナー供給手段と、前記像担持体に形成したトナー像のトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段と、前記現像手段内のトナー濃度を制御するトナー濃度制御手段を備えた画像形成装置において、
前記帯電手段及び前記潜像形成手段により所定の検出用潜像を前記像担持体上の記録材搬送方向と直交する方向の複数の位置の画像形成領域外に形成し、該検出用潜像を前記現像手段で現像して検出用トナー像を形成し、該検出用トナー像におけるトナー付着量を、各検出用トナー像の位置に該当する位置に配置された前記トナー付着量検出手段により検出し、検出されたトナー付着量に基づいて前記トナー濃度制御手段により前記現像手段内のトナー濃度を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
前記トナー付着量検出手段は、発光素子と受光素子を備えた反射型フォトセンサであり、前記検出用トナー像におけるトナー付着量を光学的に検出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の画像形成装置において、
前記検出用トナー像は、前記像担持体上の記録材搬送方向と直交する方向の中央付近に１個、記録材幅の外側に１個、画像形成領域外に形成し、該検出用トナー像におけるトナー付着量を、各検出用トナー像の位置に該当する位置に配置された前記トナー付着量検出手段により検出し、検出されたトナー付着量に基づいて前記トナー濃度制御手段により前記現像手段へのトナー供給を制御し、該現像手段内のトナー濃度を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３記載の画像形成装置において、
記録材幅の外側に作成された検出用トナー像は、前記記録材のサイズに合わせて作像位置を可変することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の画像形成装置において、
前記検出用トナー像は、前記記録材の通紙枚数あるいは通紙距離に応じて作成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１または２記載の画像形成装置において、
前記検出用トナー像は、前記像担持体上の記録材搬送方向と直交する方向の記録材幅のそれぞれの外側に１個ずつ、画像形成領域外に形成し、該検出用トナー像におけるトナー付着量を、各検出用トナー像の位置に該当する位置に配置された前記トナー付着量検出手段により検出し、検出されたトナー付着量に基づいて前記トナー濃度制御手段により前記現像手段へのトナー供給を制御し、該現像手段内のトナー濃度を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６記載の画像形成装置において、
前記検出用トナー像は、前記記録材のサイズに合わせて作像位置を可変することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項６または７記載の画像形成装置において、
前記検出用トナー像は、前記記録材の通紙枚数あるいは通紙距離に応じて作成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１または２記載の画像形成装置において、
前記検出用トナー像は、前記像担持体上の記録材搬送方向と直交する方向の記録材幅のそれぞれの外側に１個ずつ、画像形成タイミングの画像形成領域外に形成し、該検出用トナー像におけるトナー付着量を、各検出用トナー像の位置に該当する位置に配置された前記トナー付着量検出手段により検出し、検出されたトナー付着量に基づいて前記トナー濃度制御手段により前記現像手段へのトナー供給を制御し、該現像手段内のトナー濃度を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項９記載の画像形成装置において、
前記検出用トナー像は、前記記録材のサイズに合わせて作像位置を可変することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の画像形成装置において、
前記検出用トナー像は、前記記録材の通紙枚数あるいは通紙距離に応じて作成することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機、ファクシミリ装置、プリンタ、プロッタ、印刷装置等の画像形成装置に係り、特に広幅の記録材に画像形成が可能で、記録材の幅方向（像担持体の長手方向）の画質品質の劣化や画像濃度むらの防止を図ることができる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機、ファクシミリ装置、プリンタ、プロッタ、印刷装置等の画像形成装置では、感光体等の像担持体に静電潜像を形成し、該潜像を現像手段のトナーで現像してトナー像を形成した後、該トナー像をシート状の用紙等の記録材に転写し、定着して画像を形成している。このような画像形成装置では、常に安定した画像濃度が得られるようにするために、感光体等の像担持体の表面にトナーパッチやトナーパターンなどの検出用トナー像を作成し、この検出用トナー像のトナー付着量（トナー濃度）をトナー付着量検出手段により検出し、その検出結果に基づいて現像剤濃度や画像濃度を適正に制御することが行われている（例えば特許文献１，２，３等）。
【０００３】
このようなトナー付着量（トナー濃度）の検出手段としては、発光素子と受光素子を用いて光学的に検出するものが知られており、例えば発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）を、受光素子としてＰＤ（フォトダイオード）又はＰＴｒ（フォトトランジスタ）を組み合わせた反射型フォトセンサが一般的に用いられている。そして、その反射型フォトセンサの構成としては、（１）図５に示すように、正反射光のみを検出するタイプ、（２）図６に示すように、拡散反射光のみを検出するタイプ、（３）図７に示すように、両者を検出するタイプ等がある。図５〜図７において、符号５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは素子ホルダを、５１はＬＥＤを、５２は正反射受光素子を、５３は感光体等の像担持体を、５４は像担持体上の検出用トナー像（トナーパッチまたはトナーパターン）を、５５は拡散反射受光素子をそれぞれ示している。また、本出願人の先願である特許文献１には、上記の（１）〜（３）のタイプの反射型フォトセンサの特性や、これらを用いたトナー付着量（トナー濃度）検出方法、トナー濃度制御方法の詳細が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５４６２４号公報
【特許文献２】特開２００４−２２６８１２号公報
【特許文献３】特開２０００−８９６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置で、現像手段にトナーとキャリアからなる二成分系現像剤を用いる画像形成装置では、感光体等の像担持体上に形成した潜像にトナーを付着させて顕像化させるため、現像時に現像手段内のトナーのみが消費されていき、現像手段内のトナー濃度が徐々に減少する。このため、画像濃度を安定させるためには、画像形成時のトナー消費に応じて現像手段内に適宜トナーを供給し、現像手段内のトナー濃度を略一定に保つことが重要である。そして、トナー濃度制御方法の一つとして、像担持体上にトナーパッチやトナパターン等の所定の検出用トナー像を形成し、その検出用トナー像のトナー付着量を前記反射型フォトセンサ等の検出手段で正確に検知し、現像手段内へのトナー供給を制御して、トナー濃度制御することが行われている。
【０００６】
しかしながら、従来のトナー付着量検出方法では、検出用トナー像を像担持体上の記録材搬送方向の画像形成領域外（紙間部）の略中央に形成し、それを反射型フォトセンサで検知して付着量を検知していたため、像担持体上の記録材搬送方向に直交する方向（像担持体の長手方向（幅方向））に付着ムラ（濃度ムラ）が生じたような場合には、それを検知することは困難であった。
【０００７】
特に、記録材搬送方向に直交する方向に広幅（長尺）の像担持体を供え、Ａ３以上等の大版サイズの記録材に画像形成が可能な画像形成装置においては、長手方向が長いが故に、Ａ４以下等の小サイズの記録紙に連続して画像形成を行った場合には、部分的にトナーが消費され、現像手段内の長手方向でトナー濃度に部分的な差が生じてしまうが、従来のトナー付着量検出方法では、このような像担持体の長手方向（幅方向）での付着ムラ（濃度ムラ）を検出することが困難であり、この状態で大版サイズの記録紙に画像形成を行ったときには、記録紙の幅方向での画像濃度むら等の画像品質の劣化を招いていた。
また、従来のトナー付着量検出方法では、検出用トナー像を像担持体上の記録材搬送方向の画像形成領域外（紙間部）の略中央に形成し、そのトナー付着量を検知していたため、小サイズの記録紙の連続通紙の後では、部分的なトナー消費によりトナー濃度が極端に薄くなった部分の付着量（濃度）を検出することになり、トナーの供給過剰等の事態も招いていた。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、大版サイズの記録紙に画像形成が可能な広幅の画像形成装置において、それぞれのサイズの記録材幅に対してトナー濃度制御の手段を搭載することにより、像担持体の長手方向（幅方向）に対しても、きめ細かいトナー濃度制御ができ、長手方向（幅方向）の画像濃度むらの発生を防止して、安定した画像品質を得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明では以下のような技術的手段を採っている。
本発明の第１の手段は、像但持体を一様に帯電する帯電手段と、前記像但持体に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像但持体上の潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、該トナー像を記録材に転写する転写手段と、前記現像手段に供給するトナーを備蓄しておくトナー容器と、該トナー容器から前記現像手段内にトナーを供給するトナー供給手段と、前記像担持体に形成したトナー像のトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段と、前記現像手段内のトナー濃度を制御するトナー濃度制御手段を備えた画像形成装置において、前記帯電手段及び前記潜像形成手段により所定の検出用潜像を前記像担持体上の記録材搬送方向と直交する方向の複数の位置の画像形成領域外に形成し、該検出用潜像を前記現像手段で現像して検出用トナー像を形成し、該検出用トナー像におけるトナー付着量を、各検出用トナー像の位置に該当する位置に配置された前記トナー付着量検出手段により検出し、検出されたトナー付着量に基づいて前記トナー濃度制御手段により前記現像手段内のトナー濃度を制御することを特徴とする（請求項１）。
また、本発明の第２の手段は、第１の手段の画像形成装置において、前記トナー付着量検出手段は、発光素子と受光素子を備えた反射型フォトセンサであり、前記検出用トナー像におけるトナー付着量を光学的に検出することを特徴とする（請求項２）。
【００１０】
本発明の第３の手段は、第１または第２の手段の画像形成装置において、前記検出用トナー像は、前記像担持体上の記録材搬送方向と直交する方向の中央付近に１個、記録材幅の外側に１個、画像形成領域外に形成し、該検出用トナー像におけるトナー付着量を、各検出用トナー像の位置に該当する位置に配置された前記トナー付着量検出手段により検出し、検出されたトナー付着量に基づいて前記トナー濃度制御手段により前記現像手段へのトナー供給を制御し、該現像手段内のトナー濃度を制御することを特徴とする（請求項３）。
また、本発明の第４の手段は、第３の手段の画像形成装置において、記録材幅の外側に作成された検出用トナー像は、前記記録材のサイズに合わせて作像位置を可変することを特徴とする（請求項４）。
さらに本発明の第５の手段は、第３または第４の手段の画像形成装置において、前記検出用トナー像は、前記記録材の通紙枚数あるいは通紙距離に応じて作成することを特徴とする（請求項５）。
【００１１】
本発明の第６の手段は、第１または第２の手段の画像形成装置において、前記検出用トナー像は、前記像担持体上の記録材搬送方向と直交する方向の記録材幅のそれぞれの外側に１個ずつ、画像形成領域外に形成し、該検出用トナー像におけるトナー付着量を、各検出用トナー像の位置に該当する位置に配置された前記トナー付着量検出手段により検出し、検出されたトナー付着量に基づいて前記トナー濃度制御手段により前記現像手段へのトナー供給を制御し、該現像手段内のトナー濃度を制御することを特徴とする（請求項６）。
また、本発明の第７の手段は、第６の手段の画像形成装置において、前記検出用トナー像は、前記記録材のサイズに合わせて作像位置を可変することを特徴とする（請求項７）。
さらに本発明の第８の手段は、第６または第７の手段の画像形成装置において、前記検出用トナー像は、前記記録材の通紙枚数あるいは通紙距離に応じて作成することを特徴とする（請求項８）。
【００１２】
本発明の第９の手段は、第１または第２の手段の画像形成装置において、前記検出用トナー像は、前記像担持体上の記録材搬送方向と直交する方向の記録材幅のそれぞれの外側に１個ずつ、画像形成タイミングの画像形成領域外に形成し、該検出用トナー像におけるトナー付着量を、各検出用トナー像の位置に該当する位置に配置された前記トナー付着量検出手段により検出し、検出されたトナー付着量に基づいて前記トナー濃度制御手段により前記現像手段へのトナー供給を制御し、該現像手段内のトナー濃度を制御することを特徴とする（請求項９）。
また、本発明の第１０の手段は、第９の手段の画像形成装置において、前記検出用トナー像は、前記記録材のサイズに合わせて作像位置を可変することを特徴とする（請求項１０）。
さらに本発明の第１１の手段は、第９または第１０の手段の画像形成装置において、前記検出用トナー像は、前記記録材の通紙枚数あるいは通紙距離に応じて作成することを特徴とする（請求項１１）。
【発明の効果】
【００１３】
大版サイズの記録紙に画像形成が可能な広幅の画像形成装置においては、像担持体や現像手段の長手方向が長いが故に、部分的なトナーの消費に対し、現像手段内のトナー濃度に部分的な差が生じ、画像濃度むら等の画像品質の劣化を招いていたが、本発明の第１、第２の手段では、帯電手段及び潜像形成手段により所定の検出用潜像を像担持体上の記録材搬送方向と直交する方向の複数の位置の画像形成領域外に形成し、該検出用潜像を現像手段で現像して検出用トナー像を形成し、該検出用トナー像におけるトナー付着量を、各検出用トナー像の位置に該当する位置に配置されたトナー付着量検出手段（反射型フォトセンサ等）により検出し、検出されたトナー付着量に基づいてトナー濃度制御手段により現像手段内のトナー濃度を制御することにより、像担持体の長手方向の複数箇所でトナー付着量を検出して適正なトナー濃度制御を行うことができ、現像手段内の長手方向のトナー濃度を安定させることができるので、長手方向の画像濃度むらの発生を防止することができ、画像品質を安定させることができる。
【００１４】
本発明の第３の手段では、第１または第２の手段の画像形成装置において、前記検出用トナー像は、像担持体上の記録材搬送方向と直交する方向の中央付近に１個、記録材幅の外側に１個、画像形成領域外に形成し、該検出用トナー像におけるトナー付着量を、各検出用トナー像の位置に該当する位置に配置されたトナー付着量検出手段（反射型フォトセンサ等）により検出し、検出されたトナー付着量に基づいてトナー濃度制御手段により現像手段へのトナー供給を制御し、該現像手段内のトナー濃度を制御することにより、像担持体の長手方向の中央付近と記録材幅の外側に形成した検出用トナー像のトナー付着量を検出してトナー供給を行い、適正なトナー濃度制御を行うことができ、現像手段内の長手方向のトナー濃度を安定させることができるので、長手方向の画像濃度むらの発生を防止することができ、画像品質を安定させることができる。
【００１５】
本発明の第４の手段では、第３の手段の画像形成装置において、記録材幅の外側に作成された検出用トナー像は、前記記録材のサイズに合わせて作像位置を可変することにより、記録材幅に対応したそれぞれのトナー付着量検出手段（反射型フォトセンサ等）の検知出力により適正なトナー濃度制御を行うことができ、現像手段内の長手方向のトナー濃度を安定させることができるので、長手方向の画像濃度むらの発生を防止することができ、画像品質をより安定させることができる。
また、本発明の第５の手段では、第３または第４の手段の画像形成装置において、前記検出用トナー像は、前記記録材の通紙枚数あるいは通紙距離に応じて作成することにより、検出用トナー像の作成回数を必要に応じた枚数毎または距離毎に減らすことができ、トナーの無駄な消費を抑えることができる。
【００１６】
本発明の第６の手段では、第１または第２の手段の画像形成装置において、前記検出用トナー像は、像担持体上の記録材搬送方向と直交する方向の記録材幅のそれぞれの外側に１個ずつ、画像形成領域外に形成し、該検出用トナー像におけるトナー付着量を、各検出用トナー像の位置に該当する位置に配置されたトナー付着量検出手段（反射型フォトセンサ等）により検出し、検出されたトナー付着量に基づいて前記トナー濃度制御手段により前記現像手段へのトナー供給を制御し、該現像手段内のトナー濃度を制御することにより、像担持体の長手方向の記録材幅のそれぞれの外側に形成した検出用トナー像のトナー付着量を検出してトナー供給を行い、適正なトナー濃度制御を行うことができ、現像手段内の長手方向のトナー濃度を安定させることができるので、長手方向の画像濃度むらの発生を防止することができ、画像品質を安定させることができる。
【００１７】
本発明の第７の手段では、第６の手段の画像形成装置において、前記検出用トナー像は、前記記録材のサイズに合わせて作像位置を可変することにより、記録材幅に対応したそれぞれのトナー付着量検出手段（反射型フォトセンサ等）の検知出力により適正なトナー濃度制御を行うことができ、現像手段内の長手方向のトナー濃度を安定させることができるので、長手方向の画像濃度むらの発生を防止することができ、画像品質をより安定させることができる。
また、本発明の第８の手段では、第６または第７の手段の画像形成装置において、前記検出用トナー像は、前記記録材の通紙枚数あるいは通紙距離に応じて作成することにより、検出用トナー像の作成回数を必要に応じた枚数毎または距離毎に減らすことができ、トナーの無駄な消費を抑えることができる。
【００１８】
本発明の第９の手段では、第１または第２の手段の画像形成装置において、前記検出用トナー像は、前記像担持体上の記録材搬送方向と直交する方向の記録材幅のそれぞれの外側に１個ずつ、画像形成タイミングの画像形成領域外に形成し、該検出用トナー像におけるトナー付着量を、各検出用トナー像の位置に該当する位置に配置された前記トナー付着量検出手段（反射型フォトセンサ等）により検出し、検出されたトナー付着量に基づいて前記トナー濃度制御手段により前記現像手段へのトナー供給を制御し、該現像手段内のトナー濃度を制御することにより、像担持体の長手方向の記録材幅のそれぞれの外側に形成した検出用トナー像のトナー付着量を検出してトナー供給を行い、適正なトナー濃度制御を行うことができ、現像手段内の長手方向のトナー濃度を安定させることができるので、長手方向の画像濃度むらの発生を防止することができ、画像品質を安定させることができる。また、検出用トナー像は、画像形成タイミングの画像形成領域外に形成するので、連続画像形成時にトナー付着量検出に要する間隔を短くすることができ、生産性を向上することができる。
【００１９】
本発明の第１０の手段では、第９の手段の画像形成装置において、前記検出用トナー像は、前記記録材のサイズに合わせて作像位置を可変することにより、記録材幅に対応したそれぞれのトナー付着量検出手段（反射型フォトセンサ等）の検知出力により適正なトナー濃度制御を行うことができ、現像手段内の長手方向のトナー濃度を安定させることができるので、長手方向の画像濃度むらの発生を防止することができ、画像品質をより安定させることができる。
また、本発明の第１１の手段では、第９または第１０の手段の画像形成装置において、前記検出用トナー像は、前記記録材の通紙枚数あるいは通紙距離に応じて作成することにより、検出用トナー像の作成回数を必要に応じた枚数毎または距離毎に減らすことができ、トナーの無駄な消費を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の構成、動作及び作用を、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００２１】
図１は本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、像但持体の一例であるドラム状の感光体１と、この感光体１を帯電する帯電手段の一例であるメインチャージとグリッドを備えた帯電装置２と、帯電装置２により帯電された感光体１に画像情報に応じた光を照射して静電潜像を形成する潜像形成手段である光書込装置３と、感光体１上の静電潜像を２成分系現像剤のトナーで現像して顕像化する現像装置４と、図示しない給紙部（多段の給紙カセット、手差しトレイ等）から給紙されレジスローラ１７を介して搬送されてきた記録材（例えば種々のサイズの記録紙）Ｐに感光体１上のトナー像を転写すると共に転写後の記録紙Ｐを感光体１から分離する転写・分離装置５と、記録紙Ｐに転写されたトナー像を定着する定着装置１８と、記録紙Ｐに転写されずに感光体１上に残った転写残トナーを除去するクリーニング装置６と、次の帯電のために感光体１上に残存する電荷を除去する除電装置７と、感光体１上に形成されたトナー像のトナー付着量（トナー濃度）を読み取るトナー付着量検出手段８を備えている。
【００２２】
なお、図１は画像形成装置の一例として、プリンタの構成例を示しているが、原稿画像の読取部（イメージスキャナ）を付加することにより複写機の構成とすることができ、また、通信機能を付加することによりファクシミリ機能を持たせることができる。
【００２３】
次に図１に示す画像形成装置の構成及び動作の具体例について述べる。画像形成動作が開始されると、像但持体の一例であるドラム状をした感光体１が矢印方向に回転する。この感光体１を帯電する手段の一例である帯電装置２が放電を開始し、この感光体１を画像領域の帯電電位まで一様に帯電する。
次いで、感光体１上に画像情報（図示しない原稿読取部において読み取られた原稿の画像情報、あるいは外部のパーソナルコンピュータ等から入力された画像情報）に応じて光書込装置３による露光が行われ、画像領域に画像情報に基づいた静電潜像が形成される。なお、光書込装置３としては、レーザ光源と光偏向器及び走査結像光学系を備えた光走査方式の光書込装置、あるいはＬＥＤアレイ光源と結像光学系を備えた光書込装置等が適宜用いられる。
【００２４】
現像装置４は現像容器１０とトナー容器１１よりなり、現像容器１０内には現像ローラ９と攪拌ローラ１３が併設されており、現像ローラ９は感光体１に近接配置されている。そして現像容器１０内には、トナー１５とキャリア１６からなる２成分系現像剤が収納されている。また、トナー容器１１内にはトナーのみが収容されているとともに、トナー容器１１内のトナー１５を現像容器１０内に供給するための補給パドル１２が配置されており、補給パドル１２の回転により、適宜現像容器１０内にトナー１５が供給されるようになっている。
【００２５】
画像形成時に現像ローラ９は図中の矢印方向に回転されており、現像ローラ９により担持された２成分系現像剤のトナーで感光体１上の画像領域の潜像が顕像化される。この顕像化に際しては、所定の現像バイアスが現像ローラ９に印加されるが、現像装置４は、この現像ローラ９に印加される現像バイアスを可変可能な機能を有している。
【００２６】
感光体１上の画像領域で顕像化された画像（トナー像）は、転写・分離装置５で記録紙Ｐに転写され、その後、記録紙Ｐは感光体１から分離されて定着装置１８に搬送され、定着装置１８のローラ対で加熱・加圧されて記録紙Ｐにトナー像が定着される。一方、転写後の感光体１は、クリーニング装置６及び除電装置７により、残留トナーの清掃及び除電が行われて次の画像形成動作に備える。
【００２７】
図１に示す構成の画像形成装置では、感光体１上に形成された付着量検出用のトナー像（以下、検知パターンと言う）のトナー付着量（トナー濃度）を読み取るトナー付着量検出手段８を備えているが、このトナー付着量検出手段８は、例えば発光素子と受光素子を備えた反射型フォトセンサであり、検知パターンにおけるトナー付着量を光学的に検出するものである。また、反射型フォトセンサの構成としては、背景技術の説明で述べたように図５〜図７に示すような３つのタイプがあり、これらは使用するトナーの種類（黒トナー、カラートナー）や、感光体１の地肌部の状態等により適宜選択される。例えば使用するトナーが黒トナーで感光体の地肌部に対して正反射光の反射率の差が大きい場合は、図５の正反射光のみを検出するタイプで良いが、カラートナーの場合には感光体の地肌部に対して正反射光の反射率の差が小さいため検出精度が落ちる。このため、カラートナーの場合は図６に示す拡散反射光を検出するタイプの方が良い。また、黒トナーとカラートナーの両方に対応するには、図６に示す拡散反射光を検出するタイプか、より好ましくは図７に示す正反射光と拡散反射光の両者を検出するタイプが良い。
【００２８】
本発明では、トナー付着量の検出時には、帯電装置２及び光書込装置３により所定の検出用潜像を感光体１上の記録材搬送方向と直交する方向（感光体の長手方向）の複数の位置の画像形成領域外に形成し、該検出用潜像を現像装置４で現像して検出用トナー像（検知パターン）を形成し、該検知パターンにおけるトナー付着量を、各検知パターンの位置に該当する位置に配置された反射型フォトセンサ８により検出する。そして、各反射型フォトセンサ８により検出されたトナー付着量に基づいて図示しない制御部により現像装置４のトナー容器１１から現像容器１０へのトナー供給を制御し、現像容器４内のトナー濃度を制御する。以下、トナー付着量検出及びトナー濃度制御の具体的な実施例を示す。
【００２９】
［実施例１］
図２は感光体上の画像領域と、複数の位置に形成した検知パターンの一例を示す図であり、図中の符号２０−１は画像領域先端部、２０−２は画像領域後端部、２１−１，２１−２は検知パターン（パッチ状の検出用トナー像）であり、各検知パターン２１−１，２１−２の位置に該当する位置にはトナー付着量検出手段である反射型フォトセンサ８−１，８−２が配置されている。
【００３０】
この実施例では、検知パターン２１−１，２１−２は、感光体１上の記録材搬送方向と直交する方向の中央付近に１個、記録材幅の外側に１個、画像形成領域外（紙間部）に形成され、該検知パターン２１−１，２１−２におけるトナー付着量を、各検知パターン２１−１，２１−２の位置に該当する位置に配置された反射型フォトセンサ８−１，８−２により検出する。そして、検出されたトナー付着量に基づいて図示しない制御部（トナー濃度制御手段）により、現像装置４のトナー容器１１から現像容器１０へのトナー供給を制御し、現像容器１０内のトナー濃度を制御する。なお、図２に示すように、反射型フォトセンサ８−１，８−２は、各検知パターン２１−１，２１−２の位置に該当する位置の同軸上に移動可能に配置されている。より具体的には、感光体１の長手方向（記録紙の幅方向）に平行にセンサ支持用の軸を設けると共に、この軸上を軸方向に移動可能な２つのキャリッジを設け、２つのキャリッジでそれぞれ反射型フォトセンサ８−１，８−２を保持して検知パターン２１−１，２１−２の形成位置に合わせて移動することにより、各検知パターン２１−１，２１−２の形成位置に該当する位置に反射型フォトセンサ８−１，８−２を配置することができる。また、キャリッジの移動手段として、周知のワイヤとプーリ及びモータを用いた移動機構を設けることにより、図示しない制御部により反射型フォトセンサ８−１，８−２の移動を制御することができる。
【００３１】
次にトナー付着量の検出動作を説明する。トナー付着量の検出は所定の通紙枚数（例えばＮ枚）毎に行われ、図２に示すように、感光体１上のＮ枚目の画像領域後端部２０−２と、Ｎ＋１枚目の画像領域先端部２０−１の間の画像領域外の画像中央部付近と記録紙幅（画像領域幅）より外側に、２つの検知パターン２１−１，２１−２の潜像が形成され、現像装置４のトナーにより現像される。そして、トナーで顕像化された検知パターン２１−１，２１−２は転写部５で転写されずに、反射型フォトセンサ８−１，８−２まで搬送され、２つの検知パターン２１−１，２１−２のトナー付着量（トナー濃度）が、それぞれ対応する位置に配置された反射型フォトセンサ８−１，８−２により検出される。
この顕像化された検知パターン２１−１，２１−２は、付着量の検出後、クリーニング装置６及び除電装置７により、トナーの清掃及び除電が行われて次の画像形成動作に備える。
【００３２】
現像容器１０中にはトナー１５とキャリア１６が混在して収容されているが、前述の画像形成動作によりトナーのみが消費される。このため、トナー容器１１中にはトナーのみが収容されていて、補給パドル１２の回転により、適宜現像容器１０内にトナー１５が供給されるようになっている。
そして、図示しない制御部は、それぞれの反射型フォトセンサ８−１，８−２により、それぞれの検知パターン２１−１，２１−２の検知出力を受けてトナー補給の必要性の有無及びトナー補給量を判断し、トナー補給が必要と判断したならば、反射型フォトセンサ８−１，８−２からの検知出力に対応した補給量に応じて補給パドル１２を回転させ、トナー容器１１から現像容器１０へトナーを補給する。
【００３３】
このように、トナー補給は記録材搬送方向に直交する方向（感光体１の長手方向（記録紙Ｐの幅方向））の２箇所に配置した反射型フォトセンサ８−１，８−２からの検知出力に対応して現像容器１０に行なわれるため、現像容器１０内の長手方向（現像ローラ９の軸方向）のトナー濃度を一定に保つことができ、画像濃度むらの発生を防止することができ、画像品質を安定させることができる。
【００３４】
なお、図２に示す実施例において、感光体１上の記録紙幅（画像領域幅）の外側に作成された検知パターン２１−２は、記録紙のサイズにより変わる画像領域幅に合わせて作像位置を可変（移動）し、その検知パターン２１−２に対応する位置に反射型フォトセンサ８−２を配置（移動）することにより、記録紙幅（画像領域幅）に対応した反射型フォトセンサの検知出力により適正なトナー濃度制御を行うことができ、現像容器１０内の長手方向のトナー濃度を安定させることができるので、長手方向の画像濃度むらの発生を防止することができ、画像品質をより安定させることができる。
また、検知パターン２１−１，２１−２の作成は、記録紙Ｐの通紙枚数あるいは通紙距離に応じて（すなわち、所定の枚数（Ｎ枚）毎あるいは所定の距離（Ｌメートル）毎に）作成することにより、検知パターンの作成回数を必要に応じた枚数毎または距離毎に減らすことができ、トナーの無駄な消費を抑えることができる。
【００３５】
［実施例２］
図３は感光体上の画像領域と、複数の位置に形成した検知パターンの別の例を示す図であり、この実施例では、検知パターン２１−１，２１−２は、感光体１上の記録材搬送方向と直交する方向の記録紙幅（画像領域幅）のそれぞれの外側に１個ずつ、画像形成領域外（紙間部）に形成され、該検知パターン２１−１，２１−２におけるトナー付着量を、各検知パターン２１−１，２１−２の位置に該当する位置に配置された反射型フォトセンサ８−１，８−２により検出する。そして、検出されたトナー付着量に基づいて図示しない制御部（トナー濃度制御手段）により、現像装置４のトナー容器１１から現像容器１０へのトナー供給を制御し、現像容器１０内のトナー濃度を制御する。なお、図３に示す反射型フォトセンサ８−１，８−２は、実施例１と同様に各検知パターン２１−１，２１−２の位置に該当する位置の同軸上に移動可能に配置されている。
【００３６】
本実施例のトナー付着量の検出動作は、実施例１と同様であるので説明を省略するが、本実施例では、２つの検知パターン２１−１，２１−２を図３に示す画像領域幅（記録紙幅）の外側のそれぞれに作成することにより、感光体１の長手方向の濃度差を検知でき、濃度差に対応したトナー補給を行なうことにより、適正なトナー濃度制御を行うことができ、現像容器１０内の長手方向のトナー濃度を安定させることができるので、長手方向の画像濃度むらの発生を防止することができ、画像品質を安定させることができる。
【００３７】
なお、図３に示す実施例において、感光体１上の記録紙幅（画像領域幅）の両外側に作成された検知パターン２１−１、２１−２は、記録紙のサイズにより変わる画像領域幅に合わせて作像位置を可変（移動）し、その検知パターン２１−１、２１−２に対応する位置に反射型フォトセンサ８−１、８−２をそれぞれ配置（移動）することにより、記録紙幅（画像領域幅）に対応した反射型フォトセンサの検知出力により適正なトナー濃度制御を行うことができ、現像容器１０内の長手方向のトナー濃度をより安定させることができるので、長手方向の画像濃度むらの発生を防止することができ、画像品質をより安定させることができる。
また、検知パターン２１−１，２１−２の作成は、記録紙Ｐの通紙枚数あるいは通紙距離に応じて（すなわち、所定の枚数（Ｎ枚）毎あるいは所定の距離（Ｌメートル）毎に）作成することにより、検知パターンの作成回数を必要に応じた枚数毎または距離毎に減らすことができ、トナーの無駄な消費を抑えることができる。
【００３８】
［実施例３］
図４は感光体上の画像領域と、複数の位置に形成した検知パターンのさらに別の例を示す図であり、この実施例では、検知パターン２１−１，２１−２は、感光体１上の記録材搬送方向と直交する方向の記録紙幅（画像領域幅）のそれぞれの外側に１個ずつ、画像形成タイミングの画像形成領域外（画像領域の両外側）に形成され、該検知パターン２１−１，２１−２におけるトナー付着量を、各検知パターン２１−１，２１−２の位置に該当する位置に配置された反射型フォトセンサ８−１，８−２により検出する。そして、検出されたトナー付着量に基づいて図示しない制御部（トナー濃度制御手段）により、現像装置４のトナー容器１１から現像容器１０へのトナー供給を制御し、現像容器１０内のトナー濃度を制御する。なお、図４に示す反射型フォトセンサ８−１，８−２は、実施例１と同様に各検知パターン２１−１，２１−２の位置に該当する位置の同軸上に移動可能に配置されている。
【００３９】
本実施例のトナー付着量の検出動作は、実施例１と同様であるので説明を省略するが、本実施例では、２つの検知パターン２１−１，２１−２を画像形成タイミングで図４に示す画像領域幅（記録紙幅）の外側のそれぞれに作成することにより、感光体１の長手方向の濃度差を検知でき、濃度差に対応したトナー補給を行なうことにより、適正なトナー濃度制御を行うことができ、現像容器１０内の長手方向のトナー濃度を安定させることができるので、長手方向の画像濃度むらの発生を防止することができ、画像品質を安定させることができる。また、２つの検知パターン２１−１，２１−２は、画像形成タイミングの画像形成領域外（図４の例では、画像領域先端部２０−１の両外側）に形成するので、連続画像形成時にトナー付着量検出に要する間隔（時間）を短くすることができ、生産性を向上することができる。
【００４０】
なお、図４に示す実施例において、画像形成タイミングで感光体１上の記録紙幅（画像領域幅）の両外側に作成された検知パターン２１−１、２１−２は、記録紙のサイズにより変わる画像領域幅に合わせて作像位置を可変（移動）し、その検知パターン２１−１、２１−２に対応する位置にそれぞれ反射型フォトセンサ８−１、８−２を配置（移動）することにより、記録紙幅（画像領域幅）に対応した反射型フォトセンサの検知出力により適正なトナー濃度制御を行うことができ、現像容器１０内の長手方向のトナー濃度をより安定させることができるので、長手方向の画像濃度むらの発生を防止することができ、画像品質をより安定させることができる。そして、この場合にも２つの検知パターン２１−１，２１−２は、記録紙幅（画像領域幅）に合わせて画像形成タイミングの画像形成領域外に形成するので、連続画像形成時にトナー付着量検出に要する間隔を短くすることができ、生産性も向上することができる。
また、検知パターン２１−１，２１−２の作成は、記録紙Ｐの通紙枚数あるいは通紙距離に応じて（すなわち、所定の枚数（Ｎ枚）毎あるいは所定の距離（Ｌメートル）毎に）作成することにより、検知パターンの作成回数を必要に応じた枚数毎または距離毎に減らすことができ、トナーの無駄な消費を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略構成図である。
【図２】感光体上の画像領域と、複数の位置に形成した検知パターンの一例を示す図である。
【図３】感光体上の画像領域と、複数の位置に形成した検知パターンの別の例を示す図である。
【図４】感光体上の画像領域と、複数の位置に形成した検知パターンのさらに別の例を示す図である。
【図５】トナー付着量検出手段として用いる反射型フォトセンサの一例を示す概略断面図である。
【図６】トナー付着量検出手段として用いる反射型フォトセンサの別の例を示す概略断面図である。
【図７】トナー付着量検出手段として用いる反射型フォトセンサの別の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１：感光体（像担持体）
２：帯電装置
３：光書込装置
４：現像装置
５：転写・分離装置
６：クリーニング装置
７：除電装置
８（８−１，８−２）：反射型フォトセンサ（トナー付着量検出手段）
９：現像ローラ
１０：現像容器
１１：トナー容器
１２：補給パドル（トナー供給手段）
１３：撹拌パドル
１５：トナー
１６：キャリア
１７：レジストローラ
１８：定着装置
２０−１：画像領域先端部
２０−２：画像領域後端部
２１−１，２１−２：検知パターン（検出用トナー像）
Ｐ：記録紙（記録材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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